KVM für die Server- Virtualisierung

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Eleonora Fiedler
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3 Michael Kofler, Ralf Spenneberg KVM für die Server- Virtualisierung An imprint of Pearson München Boston San Francisco Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam

4 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über < abrufbar. Die Informationen in diesem Buch werden ohne Rücksicht auf einen eventuellen Patentschutz veröffentlicht. Warennamen werden ohne Gewährleistung der freien Verwendbarkeit benutzt. Bei der Zusammenstellung von Texten und Abbildungen wurde mit größter Sorgfalt vorgegangen. Trotzdem können Fehler nicht vollständig ausgeschlossen werden. Verlag, Herausgeber und Autoren können für fehlerhafte Angaben und deren Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen. Für Verbesserungsvorschläge und Hinweise auf Fehler sind Verlag und Herausgeber dankbar. Alle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Speicherung in elektronischen Medien. Die gewerbliche Nutzung der in diesem Produkt gezeigten Modelle und Arbeiten ist nicht zulässig. Fast alle Hardware- und Softwarebezeichnungen und weitere Stichworte und sonstige Angaben, die in diesem Buch verwendet werden, sind als eingetragene Marken geschützt. Da es nicht möglich ist, in allen Fällen zeitnah zu ermitteln, ob ein Markenschutz besteht, wird das -Symbol in diesem Buch nicht verwendet ISBN by Addison-Wesley Verlag, ein Imprint der Pearson Deutschland GmbH, Martin-Kollar-Straße 10 12, D München/Germany Alle Rechte vorbehalten Einbandgestaltung: Marco Lindenbeck, webwo GmbH(mlindenbeck@webwo.de) Lektorat: Boris Karnikowski, bkarnikowski@pearson.de Korrektorat: Friederike Daenecke, Zülpich Herstellung: Monika Weiher, mweiher@pearson.de Satz: Michael Kofler, Graz Druck und Verarbeitung: Drukarnia Dimograf, Bielsko-Biala Printed in Poland

Warennamen werden ohne Gewährleistung der freien Verwendbarkeit benutzt. Bei der Zusammenstellung von Texten und Abbildungen wurde mit größter Sorgfalt vorgegangen.

5 Inhaltsverzeichnis Vorwort 9 1. Grundlagen Virtualisierungsgrundlagen QEMU, KVM und libvirt Virtuelle Hardware-Komponenten Hello World! Voraussetzungen Der Virtual Machine Manager Linux-Gast einrichten Konfigurationstipps für Fedora- und RHEL-Gäste Konfigurationstipps für Ubuntu-Gäste Windows-Gast einrichten Fertige Appliances und vereinfachte Gast-Installation KVM per Kommandozeile steuern KVM-Kommando virsh libvirt-kommandos Migration und Konvertierung von virtuellen Maschinen libvirt-konfiguration und-interna Verhalten beim Neustart des Hostsystems BoxGrinder(Fedora, RHEL) VMBuilder(Ubuntu) Virtuelle Datenträger Grundlagen Image-Dateien und Speicherpools Logical Volumes als virtuelle Datenträger 104

7 Fertige Appliances und vereinfachte Gast-Installation 49 3. KVM per Kommandozeile steuern 53 3.1 KVM-Kommando 53 3.2 virsh 59 3.3 libvirt-kommandos 61 3.

6 Inhaltsverzeichnis 4.4 Festplatten und Partitionen iscsi-anbindung Snapshots Direkter Zugriff auf virtuelle Datenträger libguestfs-werkzeuge Virtuelle Datenträger nachträglich vergrößern Benchmark-Tests Netzwerkkonfiguration Netzwerkanbindung des Gastes Nutzung einer Bridge Routing von Netzen Verwaltung der Netze mit libvirt OpenvSwitch libvirt-absicherung mit TLS und Zertifikaten Fortgeschrittene Netzwerkfunktionen Grafik Grafikadapter VNC Spice SDL Maus Arbeiten in der Textkonsole CPU- und Speicherverwaltung CPU-Eigenschaften NUMA Speicherverwaltung(RAM) Andere Hardware-Komponenten USB-Passthrough PCI-Passthrough Audio 229 6

3 Routing von Netzen 161 5.4 Verwaltung der Netze mit libvirt 164 5.5 OpenvSwitch 169 5.6 libvirt-absicherung mit TLS und Zertifikaten 177 5.7 Fortgeschrittene Netzwerkfunktionen 182 6. Grafik 197 6.

7 Inhaltsverzeichnis 8.4 Uhrzeit Ressourcensteuerung mit Cgroups Sicherheit Secure Hypervisor svirt SELinux AppArmor Monitoring mit Nagios Backups Live-Migration Hochverfügbarkeit und Cloud Clustering mit Ganeti DRBD und Pacemaker Cloud Kommandoreferenz 307 Stichwortverzeichnis 335 7

5 Backups 262 9.6 Live-Migration 269 10. Hochverfügbarkeit und Cloud 275 10.

9 Vorwort Vor einigen Jahren war ein virtualisierter Server im Vergleich zu einem Server, der auf echter, physikalischer Hardware lief, die zweite Wahl. Das lag auch daran, dass viele Hosting-Unternehmer virtuelle Server mit unzureichender Hardware-Unterstützung anboten. Frustrierte Kunden, die über starke Leistungsschwankungen klagten, waren die Folge. Mittlerweile hat sich die Situation komplett verändert. Virtuelle Maschinen bieten weit mehr Flexibilität als herkömmliche Installationen auf realer Hardware. Es ist bei Bedarf problemlos möglich, eine virtuelle Maschine mit zusätzlicher Hardware auszustatten(z. B. mit mehr RAM oder zusätzlichen CPU-Cores). Sollte ein Virtualisierungs-Host ausfallen, ist es vergleichsweise unkompliziert, die virtuellen Maschinen auf einem anderen Host auszuführen. Gerade in großen Rechenzentren sind virtuelle Maschinen wesentlich besser zu administrieren als traditionelle Installationen(ein Rechner ein Betriebssystem). Gleichzeitig ermöglicht die parallele Ausführung mehrerer virtueller Maschinen auf einem Rechner eine bessere Nutzung der vorhandenen Hardware. Mit der Virtualisierung gehen oft auch Sicherheitsgewinne einher: Während früher versucht wurde, möglichst viele Funktionen auf einer Installation zusammenzufassen, ist es jetzt oft zweckmäßiger, einzelne Funktionen(z. B. den Web-Server, den Mail-Server, den Datenbank-Server) in getrennten virtuellen Maschinen auszuführen. Das minimiert die Nebenwirkungen und begrenzt bei Ausfällen oder einer Kompromittierung den Schaden. Warum KVM? Virtualisierungssysteme gibt es viele was spricht also gerade für Kernel-based Virtual Machines oder kurz KVM?» KVM hat sich in den vergangenen Jahren zum populärsten Virtualisierungssystem für Linux entwickelt. Alle gängigen Enterprise- und Server-Distributionen setzen mittlerweile auf KVM als primäres Virtualisierungssystem.

Frustrierte Kunden, die über starke Leistungsschwankungen klagten, waren die Folge. Mittlerweile hat sich die Situation komplett verändert.

10 Vorwort» Im Vergleich zu anderen Virtualisierungssystemen ist KVM besonders gut in den Linux-Kernel integriert. KVM war 2007 das erste Virtualisierungssystem, das in den offiziellen Kernel-Code aufgenommen wurde.» Schließlich ist KVM ein echtes Open-Source-Produkt: Sowohl der Hypervisor selbst als auch seine Administrationswerkzeuge sind kostenlos erhältlich und Bestandteil der meisten Linux-Distributionen. KVM ist speziell für die Server-Virtualisierung optimiert, also für die Ausführung mehrerer Linux- oder Windows-Server-Installationen auf einem einzigen Rechner. Diese Einsatzvariante steht in diesem Buch im Vordergrund. KVM kann aber auch zur Desktop- Virtualisierung eingesetzt werden. Im Vergleich zu VirtualBox oder VMware Workstation ist KVM bzw. der Virtual Machine Manager aber weniger intuitiv zu bedienen. Distributionen Als Grundlage für dieses Buch dienten die folgenden Distributionen:» Red Hat Enterprise Linux 6.n sowie dazu kompatible Linux-Distributionen(z. B. Scientific Linux, CentOS und Oracle Linux)» Fedora» Ubuntu Red Hat Enterprise Linux wird in diesem Buch generell mit RHEL abgekürzt. Wenn wir uns auf RHEL beziehen, schließt dies automatisch alle dazu kompatiblen Klone ein. Mit anderen Worten:»verfügbar ab RHEL 6.2«bedeutet, dass diese Funktion auch in CentOS 6.2, Scientific Linux 6.2 etc. genutzt werden kann. Fedora ist für den Unternehmenseinsatz nicht zu empfehlen. Aus KVM-Sicht ist diese Distribution dennoch von großer Bedeutung: Neue KVM-Features sind fast immer zuerst in Fedora verfügbar, bevor sie in Enterprise-Distributionen aufgenommen werden. Michael Kofler und Ralf Spenneberg

» Schließlich ist KVM ein echtes Open-Source-Produkt: Sowohl der Hypervisor selbst als auch seine Administrationswerkzeuge sind kostenlos erhältlich und Bestandteil der meisten Linux-Distributionen.

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ISBN 978-3-8273-3181-6 (print); 978-3-86324-526-9 (PDF); 978-3-86324-209-1 (epub)

ISBN 978-3-8273-3181-6 (print); 978-3-86324-526-9 (PDF); 978-3-86324-209-1 (epub) Bibliografische Information Der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind